低温多晶硅薄膜晶体管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 与非晶娃薄膜晶体管（a-SiTFT)相比，低温多晶娃薄膜晶体管（LowTemperature Poly-siliconTFT，LTPSTFT)技术具备诸多优点，如迀移率很高，可达到10-100cm2/Vs左 右，同时可以在较低温条件（低于600°C)下制备而成，基底选择灵活，制备成本较低等。
[0003] 目前，在非柔性的玻璃基底上制备LTPSTFT的工艺过程中，为了使源极、漏极和 LTPS有源层之间形成良好的欧姆接触，需要先在LTPS有源层的源漏区域用离子注入工艺 进行重掺杂，以达到降低接触电阻的目的，从而能够获得较好的TFT电学特性。值得注意的 是，重掺杂之后必须经过600°C以上的高温活化（高温退火）才能基本消除掺杂给有源层带 来的大量缺陷。
[0004] 由于LTPSTFT的诸多优良特性在制备柔性显示器方面具备明显优势，因此已经成 为业内柔性显示生产中的最重要材料。
[0005] 然而，由于目前的柔性工艺温度上限是400°C，因此无法完成离子注入工艺之后的 高温活化，导致采用上述非柔性基板TFT制备工艺形成的柔性基板LTPSTFT的器件特性很 差，无法避免重掺杂所产生的大量缺陷。
[0006] 针对上述技术问题，现有技术中并没有提供一种有效的解决方案。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的在于提供一种可以在低于400°C的温度条件下，即可以完成在 柔性基板上形成LTPSTFT器件，而避免离子注入工艺和高温活化造成LTPSTFT器件性能 较差的技术方案。
[0008] 为了达到上述目的，本发明提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管制备方法，包括：在 衬底基板上形成有源层；利用原子层沉积工艺在所述有源层上形成欧姆接触层，其中，所述 欧姆接触层包括多个导电离子层和多个单晶硅层/多晶硅层；在所述欧姆接触层上形成源 极和漏极，所述源极和所述漏极通过所述欧姆接触层与所述有源层接触。
[0009] 优选地，形成所述欧姆接触层的步骤包括：在所述有源层上形成栅绝缘层、栅极以 及层间绝缘层，其中，所述层间绝缘层位于所述栅极与所述源极和所述漏极之间；利用干刻 工艺，在所述层间绝缘层、所述栅绝缘层以及所述有源层上形成通孔；利用原子层沉积工 艺，在所述通孔中交叠形成所述导电离子层和所述单晶硅层/多晶硅层。
[0010] 优选地，所述欧姆接触层的厚度大于等于100A且小于等于2000A。
[0011] 优选地，所述导电离子层中的离子包括：硼离子或磷离子。
[0012] 优选地，所述导电离子层中离子的掺杂浓度的范围为：1〇14~1〇18个/cm3,在所述 导电离子层中的离子为硼离子的情况下，所述掺杂浓度阈值为1〇 15个/cm3。
[0013] 优选地，衬底基板为柔性基板。
[0014] 优选地，利用所述原子层沉积工艺形成所述欧姆接触层时的温度小于300°C。
[0015] 本发明还提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管，包括：衬底基板；设置在所述衬底 基板上的有源层；设置在所述有源层上的欧姆接触层，所述欧姆接触层包括多个导电离子 层和多个单晶硅层/多晶硅层，其中，所述欧姆接触层是利用原子层沉积工艺在所述有源 层上形成的；设置在所述欧姆接触层上的源极和漏极，所述源极和所述漏极通过所述欧姆 接触层与所述有源层接触。
[0016] 优选地，所述导电离子层中的离子包括：硼离子或磷离子；所述导电离子层中离 子的掺杂浓度的范围为：1〇 14~1〇18个/cm3,在所述导电离子层中的离子为硼离子的情况 下，所述掺杂浓度阈值为1〇 15个/cm3。
[0017] 优选地，衬底基板为柔性基板，所述欧姆接触层是利用所述原子层沉积工艺在温 度小于300°C的情况下形成的。
[0018] 与现有技术相比，本发明所述的低温多晶硅薄膜晶体管及其制备方法，可以克服 采用离子注入和高温活化工艺在柔性基板形成的LTPSTFT器件性能较差的缺陷，只需在 柔性基板的温度上限之下的较低温度条件下，可以精确地形成介质面接触良好的欧姆接触 层，从而大大提高柔性基板上LTPSTFT器件的性能。
【附图说明】
[0019] 图1是根据本发明实施例的低温多晶硅薄膜晶体管制备方法示意图；
[0020] 图2是根据本发明优选实施例的形成SD通孔后的结构示意图；
[0021] 图3是根据本发明优选实施例的形成欧姆接触层后的结构示意图；以及
[0022] 图4是根据本发明优选实施例的最终形成LTPSTFT的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]目前，在柔性基板上制备LTPSTFT的过程中，如果为了在源极和漏极之间形成良 好的欧姆接触，需要采用离子注入工艺在源极和漏极之间形成重掺杂区域，同时需要在较 高温度下进行长时间（2小时以上）的高温活化。由于高温活化的温度最低应该在600°C以 上，柔性基板能承受的最高温度在400°C左右，而400°C的温度条件下几乎没有活化作用， 导致目前的柔性显示器背板活化效果很差，使得掺杂造成的缺陷无法修复，从而造成LTPS TFT器件的电学特性无法达标。
[0025] 为了克服上述缺陷，本发明主要通过应用ALD(AtomicLayerDeposition，原子 层沉积）方法在源极和漏极形成一个欧姆接触良好的欧姆接触层，由于ALD工艺的温度 条件在400摄氏度以下，而且该工艺的沉积精度较高，因此可以取代离子注入和高温活化 两个步骤，在源极和漏极先沉积一层高掺杂的单晶硅或者多晶硅，然后再用磁控溅射设备 (sputter)沉积源极和漏极金属，在柔性基板上形成LTPSTFT器件，从而解决了使用现有 的离子注入和高温活化工艺在柔性基板上形成的LTPSTFT器件性能过差的问题。
[0026] 本发明实施例提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管制备方法。图1是根据本发明实 施例的低温多晶硅薄膜晶体管制备方法示意图，如图1所示，该流程包括以下步骤（步骤 S102-步骤S106):
[0027] 步骤S102、在衬底基板上形成有源层；
[0028] 步骤S104、利用原子层沉积工艺在所述有源层上形成欧姆接触层，其中，所述欧姆 接触层包括多个导电离子层和多个单晶硅层/多晶硅层；
[0029] 步骤S106、在所述欧姆接触层上形成源极和漏极，所述源极和所述漏极通过所述 欧姆接触层与所述有源层接触。
[0030] 通过上述步骤，无需进行离子注入和高温活化，而采用原子层沉积工艺直接进行 离子掺杂，从而在源极和漏极与有源层之间形成欧姆接触良好的欧姆接触层。
[0031] 在本发明实施例中，上述步骤S104可以采用这样的方式实现：先在所述有源层上 形成栅绝缘层、栅极以及层间绝缘层，其中，所述层间绝缘层位于所述栅极与所述源极和所 述漏极之间；接着，利用干刻工艺，在所述层间绝缘层、所述栅绝缘层以及所述有源层上形 成通孔；最后，利用原子层沉积工艺，在所述通孔中交叠形成所述导电离子层和所述单晶硅 层/多晶娃层。
[0032] 由于原子层沉积工艺的沉积具有精确度高的特点，因此只需要沉积很薄的一层欧 姆接触层即可以保证源极和漏极之间具有较高的电子迀移率，在本实施例中，为了达到较 好的效果，可以为需要沉积的所述欧姆接触层的厚度选择一个较优的厚度范围：大于等于 looA且小于等于2000A。
[0033] 目前，通常在有源层中掺杂的导电离子的种类主要是硼离子或磷离子，而本发明 实施例仍然可以采用这两种离子，也就是说，在本发明实施例中，优选地，所述导电离子层 中的离子可以包括：硼离子或磷离子，当然，只是这两种离子掺杂进有源层后导电率较好， 在实际应用中或随着技术的发展，其余离子都是可以考虑的，并不以这两种离子为限。
[0034] 在本发明实施例中，所述导电离子层中离子的掺杂浓度的范围为：1014~10 18个/ cm3。需要说明的是，这个掺杂浓度符合重掺杂的条件，从而使掺杂形成的欧姆接触层满足 要求。
[0035] 进一步地，为了简化工艺和增强上述欧姆接触层的导电率，可以优选硼离子作为 导电离子层与单晶硅层/多晶硅层进行原子层沉积。在所述导电离子层中的离子为硼离子 的情况下，所述掺杂浓度阈值为1〇 15个/cm3。
[0036] 在本发明实施例中，衬底基板可以为柔性基板。对于柔性基板来说，其所能承受 的最高温度是400°C，而原子沉积工艺的温度条件只需在20-300°C，也就是说，利用所述原 子层沉积工艺形成所述欧姆接触层时的温度是小于300°C的，因此对于生产基于柔性基板 的LTPSTFT来说，上述方法是非常适合的，当然，这并排除采用上述方法来制备非柔性基板 的LTPSTFT，只是目前的离子注入和高温活化两个工艺步骤生产出来的非柔性基板的LTPS TFT器件特性更好。
[0037] 由此可见，对于柔性基板的LTPSTFT的制备工艺来说，本发明实施例主要通过在 源漏极两端通过原子层沉积形成欧姆接触层（由于很薄且未与有源层独立设置，也可以称 之为过渡层），这种方法可以避免高温对柔性基板的伤害，同时也避免了离子注入给有源层 带来的大量缺陷，对于柔性工艺及柔性产品的量产具有重大意义。
[0038] 以下结合图2至图4以及优选实施例对上述实施